多功能移动正负压式消防车校炮装置研发与应用研究

摘要：消防炮是灭火类消防车的重要组成部分，消防炮性能优劣关系消防车灭火作业的效能和速率。本文根据消防车检验和验收的实际情况，研发一套实现消防炮流量、消防炮压力、消防泵压力、消防炮角度及射程的多客户端集成显示的多功能移动正负压式消防车校炮装置，并介绍其应用方法。关键词：多功能；正负压式；消防车校炮消防车上装配的消防炮是消防队员灭火的坚韧利器，消防炮压力、流量与灭火距离和效能息息相关。消防炮装车后由于受安装高度和车顶其他装备的影响，消防炮实际可用角度与零部件状态也有较大差异，所以消防炮装车后的压力、流量、射程、旋转角度、俯仰角度的检验必不可少。研发一种占地面积小、移动方便、操作安全、能耗低、能够满足消防车泵炮匹配校炮检测、实现消防炮流量压力-消防泵压力数据动态显示的校炮装置尤为重要。一、多功能移动正负压式消防车校炮装置研发（一）正负压校炮管路及接口研制多功能移动正负压式消防车校炮装置管路及接口如图1所示，包括分水-集水器、吸水管转接头、消防水带转接头、正负压压力表、无线发射模块、流量计、管道、推车、转接法兰。可以实现125到200标准口径的吸水管转接，可以连接50、60、80、90标准水带，通用性强，通过法兰转换方便。1.管路选型测试管路选择直径为150mm的不锈钢管路，可以满足20-120L/s的水流量通过，也是现有消防车最常用的吸水管路直径。根据流量计经验设计，流量计前端（图1右侧进水口）管路部分采用大于流量计直径5倍长度管路，流量计后端（图1左侧进水口）管路部分采用大于流量计直径10倍长度管路，来保证水流在管路中流动平稳。2.流量计选型装置采用涡街流量计来应对正负压需求。传统流量计有涡轮流量计、电磁流量计、超声波流量计、涡街流量计。涡轮流量计受水流流动影响较大，精度相对较低。电磁流量计精度较高，但由于内部材质限制，不能长时间承受负压，否则容易造成内壁涂层脱落。超声波流量计对管壁要求较为严格，且容易受震动和腐蚀影响。涡街流量计也称之为旋涡流量计或卡门涡街流量计[1]，涡街流量计是根据卡门（Karman）涡街原理测量体积流量或质量流量，流量不受正负压的压力影响。3.转接接口设计多功能移动正负压式消防车校炮装置需要对接消防车出水管路和进水管路，所以接口需要多样化，便捷连接。消防车出水管一般采用65、80、90标准水带，进水口一般采用125、150等标准吸水管。所以本研究采用一种进水管和出水管互相转接的转接头，如下图所示。转接头两侧采用150mm口径的三爪吸水管接头与测试管路对接，转接头另一端配有防松闷盖，且带有安全锁扣，防止闷盖松脱。转接头侧面采用4个标准80内扣接口，可以转接标准65、90水带。80内扣接头内部采用锻造铝合金螺旋挺杆密封结构，可以在高压时保证接口的密封性。在吸水负压使用时也能做到完全密封。此种接头不仅可以实现分水器和集水器的功能，还能控制阀门开度来调节出水压力大小，为消防车检验检测提供便利。此转接头的构造设计，可以方便各种口径水带和吸水管之间的转换，可以承受大于1.5MPa的正压压力，也可以在-0.8MPa的负压压力下正常工作。此转接接口集成了集水器和分水器作用，还可以连接同管径消防车吸水管，功能更加多样化[2]。（二）消防炮角度、距离和无线检测模块组网传输方式研制多功能移动正负压式消防车校炮装置既要满足消防车操作和数据采样的实时性，又不能产生较大的数据延迟传输现象，系统的总体物理架构如下图所示：消防炮角度无线测试系统：由陀螺仪和采集器组成，陀螺仪安装在消防车消防炮炮筒上，支持水平和竖直角度监测，485数字接口输出，采集器采用485转WIFI，将采集数据上传到物联网服务器。流量、水压无线采集系统：消防车一般配备多条吸水管路，每条管路上均配备流量计和压力表。此系统可以实现多个流量计，多个压力计和采集器集成，流量计和压力计采用485数字接口输出，采集器采用485转WIFI，将采集数据上传到物联网服务器。消防炮无线距离测试系统：由测距仪和采集器组成，测距仪安装于消防炮炮筒末端，测距仪蓝牙接口输出，采集器转WIFI，将采集数据上传到物联网服务器[3]。无线物联网工控服务器：服务器是所有数据采集及相关数据展现功能的载體，承担485数字接口协议解析、数据存储、统计展现等功能。多客户端无线同步显示APP：通过与物联网服务器连接，在PC端和手机端实时展示消防炮流量、消防炮压力、消防泵压力、消防炮角度及射程等数据。二、多功能移动正负压式消防车校炮装置应用现有检测装置均为固定式检测系统，无法移动，并且正压校炮、负压校炮和连续运转需要多套固定式装备。此装备移动方便、操作安全、能够满足消防车泵炮匹配校炮检测，实现消防炮流量压力-消防泵压力数据的动态显示，达到了一机多用的效果。（一）多功能移动正负压式消防车校炮装置正压校炮应用利用一台载液消防车作为供水单元，利用自身消防泵供水，通过水带与多功能移动正负压式消防车校炮装置的进口相连，水流经过测试装置流量计计量流量，然后通过出口水带与被测消防车供水口相连，供水管路直通消防炮，经过被测消防炮喷出。利用该装置中的倾角和旋转角模块测量消防炮角度，利用激光测距仪测量消防炮射程。通过消防炮基座上的无线压力传感器读取被测消防炮的压力[4]。（二）多功能移动正负压式消防车校炮装置负压校炮应用被测消防车需要自带消防泵，多功能移动正负压式消防车校炮装置进水口通过吸水管与水池相连，装置出水口通过吸水管与被测车辆的消防泵进水口相连。启动车辆自身消防泵吸水，水流经过装置流量计后，进入消防泵再通过被测消防炮喷出。利用该装置中的倾角和旋转角模块测量消防炮角度，利用激光测距仪测量消防炮射程。通过无线传感器读取被测消防炮的压力[5]。（三）消防车水泵连续运转应用消防车水泵连续运转。在水池便利的地方，消防车可以利用吸水管在水池吸水，利用水带连接消防泵出口到该装置管路上，经过管路上流量计测量水泵流量，再通过回水水带将水引流到水池中，如此进行消防泵连续可靠性试验[6]。以上三种应用分别解决了以下三种情况，在没有固定式试验装备的前提下，实现消防车消防炮校炮和连续运转。三种情况分别是：第一，现场有多台罐类消防车，但没有水池，可采用此装置实现正压校炮。第二，仅有一台车辆，并且试验现场有水池，可采用此装置实现负压校炮。第三，仅有一台车辆，并且试验现场有水池，可采用此装置实现消防车水